Etude de polymères spécifiques pour la détection du méthane et de vapeurs chimiques à l'aide d'un capteur intrinsèque à fibre optique

par Catherine Ronot-Trioli

Thèse de doctorat en Optique, électronique et micro-ondes

Sous la direction de Jean-Pierre Goure.

Soutenue en 1993

à Saint-Etienne .

mots clés

• Capteur chimique
• Fibre optique
• Polymère
• Membrane
• Méthode analyse
• Méthane
• Chemical sensor
• Optical fiber
• Polymer
• Membrane
• Analysis method
• Methane
• Capteurs optiques
• Détection de défaut (ingénierie)

Résumé

Le sujet de ce mémoire est l'étude de gaines de polymères spécifiques pour la détection du méthane et de vapeurs chimiques à l'aide d'un capteur intrinsèque à fibre optique. La mesure de ce dispositif est basée sur la variation de l'indice de gaine optique après absorption du gaz dans le polymère. Le maximum de sensibilité est obtenu pour un angle d'incidence du faisceau lumineux sur la face d'entrée de la fibre légèrement supérieur à l'angle correspondant à l'ouverture numérique de la fibre, pour lequel seuls certains rayons non méridiens sont guidés. D'un point de vue chimique, la sensibilité peut être améliorée si l'on incorpore dans le polymère des fonctions chimiques capables d'interagir avec le gaz à détecter. Afin de détecter des hydrocarbures, nous avons sélectionné des gaines de polymère hydrophobe. Le dépôt de ces polymères hydrophobes sur la silice hydrophile a conduit à des inhomogénéités de surface que nous avons pu atténuer en modifiant l'interface sur gaine selon une technique de silanisation. Des tests ont été réalisés pour différentes gaines de polymères hétéropolysiloxanes sur les vapeurs chimiques suivantes : méthane, heptane, toluène, éthanol, dichlorométhane, tétrachlorure de carbone et eau. Si les gaines de polymère spécifique permettent de détecter sélectivement les hydrocarbures vis-à-vis d'interférants chimiques, le capteur ne présente, en revanche, aucune sélectivité pour des composés appartenant à une même famille de composés

Titre traduit

Study of specific polymeric claddings for the detection of methane and chemical vapors with an intrinsic optival fibre sensor

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